轧制过程中的摩擦
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 4)轧辊磨损
板带轧制时，常使辊形和辊面受到破坏，而影响板形和板表 面质量。型钢轧制时，常使孔型局部磨损而影响型材形状尺寸精 度。
5
12’.4 接触摩擦理论
四种摩擦状态：
• 干摩擦 在轧辊与轧件两洁净的表面之间，不存在其他物质。
这种摩擦方式在轧制过程中不可能出现，但在真空条件下， 表面进行适当处理后，在实验室条件下，一定程度上可以再现这 种干摩擦过程。
• 塑性加工过程中影响摩擦的因素
-变形热； -接触表面上原子的相互作用； -润滑时，润滑剂的粘度、膜厚及其化学性质的作用； -塑性加工条件：变形压力、温度、速度、材质、表面状态。
3
来自百度文库
• 摩擦的特点
1）是在高压力下产生的摩擦。 金属所受的单位压力，热变形时100～150MPa，冷变形时500～
2500MPa，接触面上承受的单位压力愈高，润滑就愈困难。
• 混合摩擦（半干摩擦和半液体摩擦）。
半干摩擦是干摩擦与边界摩擦的混合，部分区域 存在粘性介质薄膜，这是在润滑表面之间，润滑剂很 少的情况下出现的。
半液体摩擦为液体摩擦与干摩擦或者与边界摩擦 的混合。在这种情况下，接触物体之间有一个润滑层， 但没有把接触表面之间完全分隔开来。在进行滑动时， 在个别点上由于表面凹凸不平处相啮合，即出现了边 界摩擦区或干摩擦区。在工艺润滑的冷轧变形区中常 出现
2）塑性成形时，摩擦情况是不断变化的。接触面上金属各点的位移情况也 不同，有滑动的，有粘着的。 由于金属的变形而不断产生新的接触表面，工具在加工过程中不断受到 磨损
轧制变形区 I-易变形区；II-难变形区；III-自由变形区
3）很多塑性成形是在高温下进行的，金属的组织和性能不断发生变化，表面 状态也在变化 。 钢的热轧： 开轧1200℃ 至终轧900℃，奥氏体发生再结晶、晶粒长大
摩擦力沿接触弧呈三角形.
9
（3）当 l / h 0.5 2 时：
粘着发生在整个变形区，金 属沿接触弧滑动的趋势非 常小，摩擦力可用近似停 滞区的三角形分布表示.
10
（4）当 l / h 0.5 时：
金属沿接触弧滑动的趋势更 小,摩擦力可用近似停滞区的三 角形分布表示.
11
在实际轧制过程中，变形区内各点的摩擦力方向
咬入时的摩擦系数： 通过用实验方法测定极限咬入角来确定的。
e tan max
14
艾克隆德研究了热轧低碳钢（0.15%C）咬入时的摩擦系数： μ e=k(1.05-0.0005t) （不低于７００℃）
对于冷硬光滑表面铸铁辊k=0.8；对于钢轧辊，k=1.0，t为轧件温度℃。
斯米尔诺夫式：
考虑因素：轧件温度，轧辊表面粗糙度、轧件化学成分以及轧辊速度 。
塑性变形停滞区，该区域内没有
塑性变形发生，摩擦力近似按直
线规律变化。
8
（2）当 l / h 2 5 时 ：
1）靠近出口、入口处为滑动区， 该区服从干摩擦定律；
2）由于接触弧长度不足以使得单 位摩擦力达到K，因此单位摩擦 力常数区域消失，塑性变形在 滑动区就开始发生。塑性变形 在停滞区内停止，摩擦力近似 按直线规律变化。
12’ 轧制过程中的摩擦
12’.1 基本概念
摩擦： 金属塑性成形时，在金属和成形工具的接触面之间产生 阻碍金属流动或滑动的界面阻力。
作用：
• 加工载荷； • 咬入能力； • 工件变形形状、尺寸精度、表面质量和工具磨损； • 工件内部的组织、性能分布。
1
12’.2 轧制时摩擦机理
摩擦机理:工具和工件的微观表面凸凹不平
μ e =[0.7935-0.000356t+0.012(Ra)1.5]k1k2
Ra——轧辊的算术平均表面粗糙度，μ m。
k1=1-(0.348+0.00017t)C
k2取决于轧辊速度，
C——钢中碳含量百分数。
15
对于各种轧辊表面状态时的最大咬入角和咬入时 的摩擦系数，乌萨托斯基给出了实验结果。最大咬入 角和咬入摩擦系数随轧辊表面粗糙度的增加而增加。
7
12’.5 接触剪应力沿变形接触区的分布摩擦规律
采利科夫根据 l / h 之值的大小，将轧制摩擦分为4种：
p59
（1）当
l/h 5
时：
1）靠近出口、入口处为滑动区，该
区服从干摩擦定律；
2）当单位摩擦力因为单位压力p的升 高而达到K，即出现了粘着区。
p32, p63
3）在粘着区中部中性点附近，出现
a)轧辊接触区投影 ;
b)中性面上的摩擦力分布
变形区内摩擦力的分布
12
12’.6 确定轧制时摩擦系数的方法
决定摩擦系数的因素：
• 表面接触状态和接触条件 ； • 润滑本身的特征 。
三种类型的摩擦系数：
• 咬入时的摩擦系数 • 轧辊沿整个接触表面打滑时的摩擦系数 • 稳态轧制时的摩擦系数。
13
1)热轧时的摩擦系数的确定
轧辊 光滑研磨辊 钢板轧机轧辊 小截面轧机光滑辊 轧机扁钢矩形孔槽 箱型孔道次 箱型孔刻痕
最大咬入角(度) 12-15 15-22 22-24 24-25 28-30 28-34
咬入摩擦系数 0.212-0.266 0.268-0.404 0.404-0.445 0.445-0.466 0.532-0.577 0.532-0.675
4
摩擦对金属成形时的影响：
• 1)改变金属所处的应力状态，使变形力增加，能耗增多。
热轧薄板时可使载荷增加20％甚至１倍以上。
• 2)引起工件变形不均匀
金属塑性成形时，因接触表面摩擦的作用而使金属质点流动 受到阻碍，使工件各部分变形的发生，发展极不均匀。
• 3)金属的粘结。
表层金属质点或氧化物从变形工件上转移到轧辊表面，产生 轧辊表面粘结金属的现象
• 边界摩擦 在接触表面内，存在一层厚度为百分之一微米数
量级的薄油膜。 其特性是可以承受高的载荷，同时对各层间剪切抵抗不大。
在边界润滑条件下，摩擦系数很小，就是因为各层之间剪切抗力 很小。
6
• 液体摩擦
在轧件与轧辊之间存在较厚的润滑层（油膜）， 接触表面不再直接接触。
例如在高速冷轧润滑情况下，属此类润滑。
（1）轧件轧辊的表面并非绝对光滑，而是有许多小的峰谷； （2）由于变形热或热加工使接触表面温度上升，会使局部熔化和焊
接； （3）很少有纯的金属界面，一般它们为反应层所覆盖； （4）许多情况下，有润滑剂存在。
微观考察工件工具界面 1-硬相；2、6-基体；3-吸附膜；4-反应膜；5-表面层
2
12’.3 金属塑性成形时摩擦的特点
板带轧制时，常使辊形和辊面受到破坏，而影响板形和板表 面质量。型钢轧制时，常使孔型局部磨损而影响型材形状尺寸精 度。
5
12’.4 接触摩擦理论
四种摩擦状态：
• 干摩擦 在轧辊与轧件两洁净的表面之间，不存在其他物质。
这种摩擦方式在轧制过程中不可能出现，但在真空条件下， 表面进行适当处理后，在实验室条件下，一定程度上可以再现这 种干摩擦过程。
• 塑性加工过程中影响摩擦的因素
-变形热； -接触表面上原子的相互作用； -润滑时，润滑剂的粘度、膜厚及其化学性质的作用； -塑性加工条件：变形压力、温度、速度、材质、表面状态。
3
来自百度文库
• 摩擦的特点
1）是在高压力下产生的摩擦。 金属所受的单位压力，热变形时100～150MPa，冷变形时500～
2500MPa，接触面上承受的单位压力愈高，润滑就愈困难。
• 混合摩擦（半干摩擦和半液体摩擦）。
半干摩擦是干摩擦与边界摩擦的混合，部分区域 存在粘性介质薄膜，这是在润滑表面之间，润滑剂很 少的情况下出现的。
半液体摩擦为液体摩擦与干摩擦或者与边界摩擦 的混合。在这种情况下，接触物体之间有一个润滑层， 但没有把接触表面之间完全分隔开来。在进行滑动时， 在个别点上由于表面凹凸不平处相啮合，即出现了边 界摩擦区或干摩擦区。在工艺润滑的冷轧变形区中常 出现
2）塑性成形时，摩擦情况是不断变化的。接触面上金属各点的位移情况也 不同，有滑动的，有粘着的。 由于金属的变形而不断产生新的接触表面，工具在加工过程中不断受到 磨损
轧制变形区 I-易变形区；II-难变形区；III-自由变形区
3）很多塑性成形是在高温下进行的，金属的组织和性能不断发生变化，表面 状态也在变化 。 钢的热轧： 开轧1200℃ 至终轧900℃，奥氏体发生再结晶、晶粒长大
摩擦力沿接触弧呈三角形.
9
（3）当 l / h 0.5 2 时：
粘着发生在整个变形区，金 属沿接触弧滑动的趋势非 常小，摩擦力可用近似停 滞区的三角形分布表示.
10
（4）当 l / h 0.5 时：
金属沿接触弧滑动的趋势更 小,摩擦力可用近似停滞区的三 角形分布表示.
11
在实际轧制过程中，变形区内各点的摩擦力方向
咬入时的摩擦系数： 通过用实验方法测定极限咬入角来确定的。
e tan max
14
艾克隆德研究了热轧低碳钢（0.15%C）咬入时的摩擦系数： μ e=k(1.05-0.0005t) （不低于７００℃）
对于冷硬光滑表面铸铁辊k=0.8；对于钢轧辊，k=1.0，t为轧件温度℃。
斯米尔诺夫式：
考虑因素：轧件温度，轧辊表面粗糙度、轧件化学成分以及轧辊速度 。
塑性变形停滞区，该区域内没有
塑性变形发生，摩擦力近似按直
线规律变化。
8
（2）当 l / h 2 5 时 ：
1）靠近出口、入口处为滑动区， 该区服从干摩擦定律；
2）由于接触弧长度不足以使得单 位摩擦力达到K，因此单位摩擦 力常数区域消失，塑性变形在 滑动区就开始发生。塑性变形 在停滞区内停止，摩擦力近似 按直线规律变化。
12’ 轧制过程中的摩擦
12’.1 基本概念
摩擦： 金属塑性成形时，在金属和成形工具的接触面之间产生 阻碍金属流动或滑动的界面阻力。
作用：
• 加工载荷； • 咬入能力； • 工件变形形状、尺寸精度、表面质量和工具磨损； • 工件内部的组织、性能分布。
1
12’.2 轧制时摩擦机理
摩擦机理:工具和工件的微观表面凸凹不平
μ e =[0.7935-0.000356t+0.012(Ra)1.5]k1k2
Ra——轧辊的算术平均表面粗糙度，μ m。
k1=1-(0.348+0.00017t)C
k2取决于轧辊速度，
C——钢中碳含量百分数。
15
对于各种轧辊表面状态时的最大咬入角和咬入时 的摩擦系数，乌萨托斯基给出了实验结果。最大咬入 角和咬入摩擦系数随轧辊表面粗糙度的增加而增加。
7
12’.5 接触剪应力沿变形接触区的分布摩擦规律
采利科夫根据 l / h 之值的大小，将轧制摩擦分为4种：
p59
（1）当
l/h 5
时：
1）靠近出口、入口处为滑动区，该
区服从干摩擦定律；
2）当单位摩擦力因为单位压力p的升 高而达到K，即出现了粘着区。
p32, p63
3）在粘着区中部中性点附近，出现
a)轧辊接触区投影 ;
b)中性面上的摩擦力分布
变形区内摩擦力的分布
12
12’.6 确定轧制时摩擦系数的方法
决定摩擦系数的因素：
• 表面接触状态和接触条件 ； • 润滑本身的特征 。
三种类型的摩擦系数：
• 咬入时的摩擦系数 • 轧辊沿整个接触表面打滑时的摩擦系数 • 稳态轧制时的摩擦系数。
13
1)热轧时的摩擦系数的确定
轧辊 光滑研磨辊 钢板轧机轧辊 小截面轧机光滑辊 轧机扁钢矩形孔槽 箱型孔道次 箱型孔刻痕
最大咬入角(度) 12-15 15-22 22-24 24-25 28-30 28-34
咬入摩擦系数 0.212-0.266 0.268-0.404 0.404-0.445 0.445-0.466 0.532-0.577 0.532-0.675
4
摩擦对金属成形时的影响：
• 1)改变金属所处的应力状态，使变形力增加，能耗增多。
热轧薄板时可使载荷增加20％甚至１倍以上。
• 2)引起工件变形不均匀
金属塑性成形时，因接触表面摩擦的作用而使金属质点流动 受到阻碍，使工件各部分变形的发生，发展极不均匀。
• 3)金属的粘结。
表层金属质点或氧化物从变形工件上转移到轧辊表面，产生 轧辊表面粘结金属的现象
• 边界摩擦 在接触表面内，存在一层厚度为百分之一微米数
量级的薄油膜。 其特性是可以承受高的载荷，同时对各层间剪切抵抗不大。
在边界润滑条件下，摩擦系数很小，就是因为各层之间剪切抗力 很小。
6
• 液体摩擦
在轧件与轧辊之间存在较厚的润滑层（油膜）， 接触表面不再直接接触。
例如在高速冷轧润滑情况下，属此类润滑。
（1）轧件轧辊的表面并非绝对光滑，而是有许多小的峰谷； （2）由于变形热或热加工使接触表面温度上升，会使局部熔化和焊
接； （3）很少有纯的金属界面，一般它们为反应层所覆盖； （4）许多情况下，有润滑剂存在。
微观考察工件工具界面 1-硬相；2、6-基体；3-吸附膜；4-反应膜；5-表面层
2
12’.3 金属塑性成形时摩擦的特点